1、概述

　　测试优先是测试驱动开发(Test-Driven Development, TDD)的核心思想，它要求在编写产品代码前先编写基于产品代码的测试代码。在测试驱动开发的单元测试中，对GUI应用实施自动测试应该是测试驱动开发的软肋之一。由于界面的操作是有由人来完成的，所以要想在GUI中完成单元自动测试是有一定难度的。Kent Beck在它的《测试驱动开发》中就曾提到过这个问题。
　　本文将通过一个例子来讲解在测试驱动开发中如何针对GUI进行单元测试。这个例子是 David Astels著的《测试驱动开发实用指南(影印版)》中一个关于影片列表管理的例子。该书中文版即将在国内出版。书中讨论并介绍了开发这个例子的多种方法。笔者将介绍其中的一种，并且为了方便使用C  的朋友的学习，书中的代码我用C  写了一遍，类名和变量名尽量和原书保持一致，以方便阅读该书的C   读者。在此也要感谢David Astels给我们带来如此精彩的一本书。
　　本文叙述背景为：CppUnit1.9.0, Visual C   6.0, Windows2000 pro。文中叙述有误之处，敬请批评指正。如果读者对CppUnit还没有一定的了解，可以先参考笔者的另一篇文章《CppUnit测试框架入门》。

2、需求分析

　　对于这个影片管理的应用，我们主要实现增加、删除和显示影片列表的功能。基于这些需求，我们可以画一张GUI草图。

　　界面的控件主要有：一个显示所有影片的列表listbox控件，一个填写新的影片名的edit控件,一个增加button控件，一个删除button控件。由此，我们的开发目标就十分的明确了。

3、编写UI测试代码

　　这部分的UI测试代码主要是测试各个控件是否正确生成并且是可见的，以及测试一些控件的label文字是否正确。
　　我们从TestCase继承一个类TestWidgets用于测试窗口，并添加四个测试，分别测试listbox、edit、add button、delete button。

class TestWidgets : public CppUnit::TestCase {      CPPUNIT_TEST_SUITE(TestWidgets);      CPPUNIT_TEST(testList);      CPPUNIT_TEST(testField);      CPPUNIT_TEST(testAddButton);      CPPUNIT_TEST(testDeleteButton);      CPPUNIT_TEST_SUITE_END(); public:      TestWidgets();      virtual ~TestWidgets(); public:      virtual void setUp();      virtual void tearDown();      void testList();      void testField();      void testAddButton();      void testDeleteButton(); private:      MovieListWindow* m_pWindow; };

其中,MovieListWindow是一个窗口类。我们来看看其中的一个测试，请看代码中的注释。

void TestWidgets::testAddButton() {        //得到btn指针        CButton* pAddButton = m_pWindow->GetAddButton();        //检查是否生成btn        CPPUNIT_ASSERT(pAddButton->m_hWnd);        //检查btn是否可见        CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(TRUE, ::IsWindowVisible(pAddButton->m_hWnd));        CString strText;        pAddButton->GetWindowText(strText);        CString strExpect = "Add";        //检查btn的Label文字是否正确        CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(strExpect, strText); }

　　编译测试代码，编译器会给我们一些出错信息。这要求我们必须马上编写产品代码以让编译通过。首先第一个要实现的产品代码就是MovieListWindow窗口类。

class AFX_EXT_CLASS MovieListWindow : public CDialog { public:      MovieListWindow(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor      CListBox* GetMovieListBox(){return &m_MovieListBox;};      CEdit* GetMovieField(){return &m_MovieField;};      CButton* GetAddButton(){return &m_AddBtn;};      CButton* GetDeleteButton(){return &m_DeleteBtn;};      void Init();      // Dialog Data      //{{AFX_DATA(MovieListWindow)      enum { IDD = IDD_MOVIELISTDLG };      CButton m_AddBtn;      CButton m_DeleteBtn;      CEdit m_MovieField;      CListBox m_MovieListBox;      //}}AFX_DATA      // Overrides      // ClassWizard generated virtual function overrides      //{{AFX_VIRTUAL(MovieListWindow)   protected:      virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support      //}}AFX_VIRTUAL      // Implementation   protected:     // Generated message map functions     //{{AFX_MSG(MovieListWindow)     //}}AFX_MSG   DECLARE_MESSAGE_MAP() };

　　在MovieListWindow窗口类中我们实现了需要的控件以及针对这些控件的一些方法，如GetMovieListBox()等，本文在此不做详述。编译测试代码和产品代码，检查是否通过。如未通过则继续检查产品代码以使编译和测试通过。

4、编写控件行为测试代码

　　接下来应该是编写点击add button和delete button的测试代码了。同样,我们从TestCase继承出TestOperation：

class TestOperation : public CppUnit::TestCase {      CPPUNIT_TEST_SUITE(TestOperation);      CPPUNIT_TEST(testMovieList);      CPPUNIT_TEST(testAdd);      CPPUNIT_TEST(testDelete);      CPPUNIT_TEST_SUITE_END(); public:      void testMovieList();      void testAdd();      void testDelete(); public:      void setUp();      void tearDown();      TestOperation();      virtual ~TestOperation(); private:      static CString LOST_IN_SPACE;      CStringArray m_MovieNames;      MovieListWindow* m_pWindow;      MovieListEditor* m_pEditor; };

　　你会发现，在TestOperation类中出现了一个成员变量MovieListEditor* m_pEditor。类MovieListEditor是一个用来保存影片数据以及对影片数据进行增加，删除操作的管理类。后面我们会给出它的实现。看看setUp()做了什么：

void TestOperation::setUp() {      //创建一个MovieListEditor实例      m_pEditor = new MovieListEditor();      m_MovieNames.RemoveAll();      //将MovieListEditor中的影片列表拷贝到m_MovieNames,为后面测试作准备      for(int n=0; n<m_pEditor->GetMovies()->GetSize(); n  )      {         m_MovieNames.Add(m_pEditor->GetMovies()->GetAt(n));      } }

我们来看看添加影片的测试，请看代码注释：

void TestOperation::testAdd() {      //拷贝一份movie list      CStringArray MovieNamesWithAddition;      for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n  )      {         MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n));      }      MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE);      //生成窗口      MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);      pWindow->Init();      //填写新的影片的名称      CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();      pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);      //点击add btn      CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();      ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);      //检查列表控件中是否已加入新的影片      CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox();      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());      //检查列表控件中影片名是否正确      CString strNewMovieName;      pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);      //销毁窗口      pWindow->DestroyWindow();      delete pWindow;      pWindow = NULL; }

编译后会有出错信息，主要的错误有：
a)、我们把m_pEditor保存在MovieListWindow中了，这需要我们修改原来的MovieListWindow的构造函数。
b)、没有MovieListEditor类。

MovieListEditor的实现如下：

class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor { public:      MovieListEditor();      virtual ~MovieListEditor(); public:      virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;};      virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);};      virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);}; private:      CStringArray m_arMovieList; };

再次编译,已经通过.运行测试,发现在：

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());

测试通不过。检查后知道原因是，我们在测试代码里：

::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);

给add button发送了点击按钮的消息，但是在MovieListWindow 窗口中我们没有加入消息的响应函数，因此测试没有通过。赶紧添加消息响应函数。

void MovieListWindow::OnClickAddButton() {      UpdateData();      CString strNewMovieName;      m_MovieField.GetWindowText(strNewMovieName);      if("" != strNewMovieName)      {         m_pEditor->Add(strNewMovieName);         m_MovieListBox.AddString(strNewMovieName);      } }

编译、测试、通过。

5、Mock Objects

　　在删除操作的单元测试中，我们遇到的一个问题是，影片列表的数据应该是保存在一个文本文件或者数据库当中的，如果我们编写的测试依赖于这些实际的文件或数据库，那么我们的测试就会受制于这些外部的资源。一旦文件或者数据库里的数据发生变化，必然会波及到我们的测试代码，从而产生错误的测试信息。前面的MovieListEditor中我们没有加入一些初始化的数据,在测试删除操作时会遇到一些问题 。
　　这里，我们引入Mock Objects。Mock Objects用来模拟外部复杂的资源（如数据库，网络连接等），使UI可以测试那些依赖于这些复杂外界资源的模块。例如在测试一个跟数据库有关系的模块时，我们并不一定要建立一个真实的数据库连接，而只需建立一个Mock Objects就可以了。测试所需的数据都存在于这个Mock Objects。可以说，Mock Objects为我们提供了一个轻量级的、可控制的、高效的模型。
　　在本例中，影片的增加、删除都会跟文件或数据库操作发生关系。这时我们就可以利用Mock Objects来隔离测试代码与文件或数据库。使用Mock Objects一般有以下几个步骤：
a)、定义一个外部资源的接口.(这个接口一般是可以在重构过程中提炼出来的)。
b)、定义一个Mock Objects，从外部资源的接口继承下来，实现外部资源的接口。
c)、创建一个Mock Objects，并设置它的内部期望值。
d)、把创建的这个Mock Objects传递给需要测试的模块进行操作。
e)、操作完毕后将Mock Objects内部的状态与期待状态比较。 现在我们就根据这个步骤来实现本例子中的Mock Objects.通过对前面的代码进行重构,我们可以提炼出一个接口MovieListEditor：

class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor { public: 　　　　MovieListEditor(); 　　　　virtual ~MovieListEditor(); public: 　　　　virtual CStringArray* GetMovies()=0; 　　　　virtual void Add(CString strMovie)=0; 　　　　virtual void Delete(int nIndex)=0; };

　　请注意它和前面我们定义的MovieListEditor的不同。接下来，我们应该定义一个Mock Objects，当然它是从MovieListEditor继承下来的：

class mockEditor : public MovieListEditor { public:      mockEditor();      virtual ~mockEditor(); public:      virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;};      virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);};      virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);}; private:      CStringArray m_arMovieList; };

然后给这个Mock Objects设置初识值，我们选择在它的构造函数里进行。

mockEditor::mockEditor() {      m_arMovieList.Add("Star Wars");      m_arMovieList.Add("Star Trek");      m_arMovieList.Add("Stargate"); }

　　我们添加了三个影片用于测试。接着，应该把这个MockObjects的一个实例传递给需要测试的模块。这里就是我们要测试的UI(MovieListWindow)。

m_pEditor = new mockEditor();    MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);

最后我们来看看经过修改后的新的测试添加影片的方法：

void TestOperation::testAdd() {      //拷贝一份movie list       CStringArray MovieNamesWithAddition;      for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n  )      {         MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n));      }      MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE);      //生成窗口      MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);      pWindow->Init();      //填写新的影片的名称      CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();      pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);      //点击add btn      CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();      ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);      //检查列表控件中是否已加入新的影片      CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox();      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());      //将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(),      m_pEditor->GetMovies()->GetSize());      //检查列表控件中影片名是否正确      CString strNewMovieName;      pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);      //将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较      int nIndex = m_pEditor->GetMovies()->GetSize();      CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));      //销毁窗口      pWindow->DestroyWindow();      delete pWindow;      pWindow = NULL; }

　　请注意，这里测试的数据都是mockEditor里的，而且在UI进行添加操作后，还将mockEditor内部的状态与期待状态做了比较。

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), m_pEditor->GetMovies()->GetSize());    CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));

　　其他删除操作的测试跟添加类似，在此不做详述。至此，我们就完成了这个GUI应用程序的开发。

6、源码说明

　　本文附带的代码包括三个Project，分别是Movie、 GuiTestFirst、AppMovieList.Movie是产品代码.GuiTestFirst是测试代码。AppMovieList是使用Movie输出的产品代码而写的应用程序，它从MovieListEditor继承出一个新的影片管理类 MyEditor。它主要是演示如何使用我们提炼出来的MovieListEditor接口。例如你可以实现CXmlMovieListEditor，CAccessMovieListEditor等等。进入GuiTestFirst打开所有这些工程。

7、总结

a)、对GUI应用实施测试优先开发方法，这在测试驱动开发中并不是必须的，可根据开发的实际情况来选择。
b)、我们通过引入Mock Objects，我们使测试代码和外部复杂的资源隔离开来，同时也使我们能够从中既有代码中提炼出清晰的接口，使代码整洁可用。

8、参考资料

• 《测试驱动开发实用指南(影印版)》David Astels
  
• 《测试驱动开发(中文版)》Kent Beck
  
• 《Endo-Testing: Unit Testing with Mock Objects》Tim Mackinnon, Steve Freeman, Philip Craig